TCP/IP Stack
Microchip TCP/IP Stack是免费的，广泛应用于PIC单片机中。由于有远程更新程序的需求，我决定开发基于TCP协议的ethernet bootloader, 主要使用了Microchip TCP/IP Stack的TCP模块。最终我开发出来的ethernet bootloader 在PIC18F97J60上验证通过。整个实现上分两部分，一部分是单片机端的基于TCP协议的bootloader程序，我将其命名为PhnBoot_v2.0, 另外一部分是PC端同样基于TCP协议于单片机互动的通信程序，我将其命名为PhnLoader_v2.0。我还定义了PhnBoot_v2.0和PhnLoader_v2.0之间传输数据的通信协定。下面将细说我是如何实现的。
通信协定
单片机端PhnBoot_v2.0和PC端PhnLoader_v2.0之间的通信数据包采用以下协定
<STX><CMD><ADDRL><ADDRH><ADDRU><LEN><DATA>...<DATA><ETX>
定义如下:
STX - Start of packet indicator
ETX - End of packet indicator
LEN - The length of true data
DATA - General data 16 bytes, only first LEN of datas are true
CMD - Base command
ADDR - Address up to 24 bits ( ADDRL , ADDRH , ADDRH)
具体有以下Base command:
RD-VER: 0x00 -- Read Version Information (最终版本删除了此命令)
RD_MEM： 0x01 -- Read Program Memory (最终版本删除了此命令)
ER_MEM: 0x03 -- Erase Program Memory
WR_MEM： 0x02 -- Write Program Memory
WR_CFG： 0x04 -- Write Configuration Registers
PhnLoader_v2.0 功能
定义好了通讯协定, 接着就按照协定去实现PhnLoader_v2.0。 PhnLoader_v2.0的具体功能包括选择IP地址，端口和协议类型, 目前只支持TCP协议, 建立TCP服务器，加载应用程序Hex文件，Parse 应用程序的Hex文件，一行一行解读Hex文件，一旦收到连接请求，建立TCP连接，一旦收到应用程序跟新请求，立刻按照通讯协定采用TCP协议发送Hex记录到单片机，接收单片机发送回来的Response，发送完毕后断开TCP连接，发送期间出现问题就立马结束发送。
PhnLoader_v2.0 主要代码段
PhnLoader_v2.0是用C#实现的，是我在利用空余时间自学C#后写的，上面提到的功能都实现了。
View Code
PhnLoader_v2.0 用户界面
PhnBoot_v2.0 功能
在PhnLoader_v2.0完成后，接着就是完成PhnBoot_v2.0。 PhnBoot_v2.0主要功能就是使用Microchip的TCP/IP Stack建立TCP Client，发送连接请求，建立连接后发送更新应用程序请求，接收PhnLoader_v2.0传送过来的Hex记录。解读Hex记录中的启始位，命名，地址，数据和结束位，将数据烧录到指定的程序存储器的位置上，然后通过ethernet返回Response消息给PC端PhnLoader_v2.0。
PhnBoot_v2.0 位置
PhnBoot_v2.0放置在程序存储器的头部，大小为0x4C00程序字。
Interrupt Vector Remap
由于PhnBoot_v2.0位于程序存储器的头部，需要对Interrupt Vector进行remap. 代码如下。
- #define APP_START 0x4C00
- #define REMAPPED_APP_HIGH_INTERRUPT_VECTOR 0x4C08
- #define REMAPPED_APP_LOW_INTERRUPT_VECTOR 0x4C18
- #pragma code low_vector_section=0x018
- void low_vector (void)
- {
- _asm
- goto REMAPPED_APP_LOW_INTERRUPT_VECTOR
- _endasm
- }
- #pragma code high_vector_section=0x08
- void high_vector (void)
- {
- _asm
- goto REMAPPED_APP_HIGH_INTERRUPT_VECTOR
- _endasm
- }
PhnBoot_v2.0 主要代码段
PhnBoot_v2.0 是用C语言写的，Microchip 8-bit C Compiler--MCC18编译的。
- switch (GenState)
- {
- case SM_HOME:
- ARPResolve(&Server.IPAddr);
- if (ARPIsResolved(&Server.IPAddr,&Server.MACAddr))
- {
- #ifdef STACK_USE_UDP
- MySock = UDPOpen(ClientPort,&Server,ServerPort);
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- MySock = TCPOpen((DWORD)&Server, TCP_OPEN_NODE_INFO, ServerPort, 0);
- #endif
- if (MySock != INVALID_SOCKET)
- {
- tick = 0x4000;
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState++;
- }
- }
- else
- {
- tick--;
- if (tick==0)
- {
- tick = 0x4000;
- if (delay == 0)
- {
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState = SM_CLOSE;
- }
- delay--;
- }
- }
- break;
- case SM_READY:
- #ifdef STACK_USE_UDP
- if (UDPIsPutReady(MySock) > BUFFER_MAX)
- {
- UDPPutString(ok);
- UDPFlush();
- GenState++;
- }
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- if (TCPIsConnected(MySock))
- {
- TCPPutString(MySock,ok);
- TCPFlush(MySock);
- GenState++;
- }
- #endif
- else
- {
- tick--;
- if (tick==0)
- {
- tick = 0x4000;
- if (delay == 0)
- {
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState = SM_CLOSE;
- }
- delay--;
- }
- }
- break;
- case SM_RESPONSE:
- #ifdef STACK_USE_UDP
- networkBytes = UDPIsGetReady(MySock);
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- networkBytes = TCPIsGetReady(MySock);
- #endif
- if (networkBytes >= BUFFER_MAX)
- {
- #ifdef STACK_USE_UDP
- UDPGetArray(line_buffer, BUFFER_MAX);
- UDPDiscard();
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- TCPGetArray(MySock,line_buffer,BUFFER_MAX);
- TCPDiscard(MySock);
- #endif
- if (line_buffer[0] == STX && line_buffer[BUFFER_MAX - 1] == ETX)
- {
- switch (line_buffer[CMD_INDEX])
- {
- case WR_MEM:
- EECON1 = PGM_WRITE;
- WriteMem();
- break;
- case WR_CFG:
- if (!last_block_written&&!CFG_NUM)
- {
- WriteStart();
- last_block_written = 1;
- ResetBlockBuffer();
- }
- CFG_NUM++;
- EECON1 = CFG_WRITE;
- WriteCfg();
- break;
- case ER_MEM:
- EECON1 = PGM_ERASE;
- EraseMem();
- break;
- case RUN_APP:
- if (!last_block_written)
- {
- WriteStart();
- last_block_written = 1;
- ResetBlockBuffer();
- }
- GenState++;
- default:
- break;
- }
- #ifdef STACK_USE_UDP
- if (UDPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX)
- {
- UDPPutArray(line_buffer, BUFFER_MAX);
- UDPFlush();
- }
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- if (TCPIsPutReady(MySock) >= BUFFER_MAX)
- {
- TCPPutArray(MySock,line_buffer, BUFFER_MAX);
- TCPFlush(MySock);
- }
- #endif
- }
- }
- else
- {
- tick--;
- if (tick==0)
- {
- tick = 0x4000;
- if (delay == 0)
- {
- delay = BOOT_TIMEOUT;
- GenState = SM_CLOSE;
- }
- delay--;
- }
- }
- break;
- case SM_CLOSE:
- while (!TXSTAbits.TRMT);
- TXREG='>';
- #ifdef STACK_USE_UDP
- UDPClose(MySock);
- #endif
- #ifdef STACK_USE_TCP
- TCPDisconnect(MySock);
- #endif
- MySock = INVALID_SOCKET;
- _asm
- goto APP_START
- _endasm
- break;
- }
如何使用
1. 使用MCC18编译PhnBoot_v2.0，
2. 使用pickit3烧录PhnBoot_v2.0的Hex文件到目标板中。
3. 拔除pickit3烧录器
4. 将目标板与PC的接入同一局域网，并设置PC的IP地址和目标板的IP地址为同一网域，打开PhnLoader_v2.0用户界面，选择IP, 端口，和通信协议。
5. 点击PhnLoader_v2.0用户界面上的“.."按钮加载需要烧录的应用程序Hex文件 (注意：由于PhnBoot_v2.0占用了程序存储器头部0x4C00程序字，所以应用程序编译需要设置Code offset为0x4C00)。
6. 重启目标板，接着立刻在PhnLoader_v2.0界面上点击Download按钮。如果超时未点击Download按钮，目标板会自动跳转到上次烧录的应用程序中去。
7. 烧录完毕，再次重启目标板, 2秒后目标板开始正常运行应用程序。
之后每次更新应用程序，只需重复步骤 4 ~ 7 就可以了。
主要特性
本PIC ethernet bootloader有以下主要特性
1. 使用了Microchip免费的TCP/IP Stack，采用TCP协议。
2. C语言写的，MCC18 编译。
3. 非常容易移植。
4. 支持FLASH烧写, 快速，占用空间小。
5. 不支持EEPROM烧写。
6. 支持CONFIG BITS/IDLOC 烧写。
